2023 Fiscal Year Annual Research Report
マテリアルズインフォマティクスに基づいた含硫黄配位高分子の開発と磁気物性の評価
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22K14702
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
秋吉 亮平 関西学院大学, 理学部, 助教 (00907537)
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2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 配位高分子 / 半導体特性 / 磁気特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
硫黄やハロゲン等の重カルコゲン元素を配位原子とする含硫黄配位高分子は、優れた半導体特性を示すため、光触媒や電子デバイス等への応用が期待され活発に研究が行われている。本研究課題では、これら含硫黄配位高分子を更なる高機能性材料へと昇華するべく、第一遷移元素から構成される含硫黄配位高分子の合成を目指した。
2023年度は、ハイスループット合成およびマテリアルズインフォマティクスに基づく手法を活用して合成した含硫黄半導体配位高分子の機能物性を評価した。具体的には、時間分解マイクロ波伝導測定、拡散反射紫外可視近赤外分光法、超伝導量子干渉計を用いて半導体特性および磁気特性の評価を行った。一連の含硫黄配位高分子は、金属－硫黄無機構造に沿った光誘起キャリア輸送特性を示し、また磁気測定から常磁性スピンを有することが明らかになった。また、金属イオン種によってキャリア移動度が大きく異なっており、金属のイオン半径やスピン状態が影響を及ぼしていることが示唆された。また、一部の含硫黄配位高分子については水分解水素発生光触媒として機能することも見出した。
研究期間全体を通じて、多種多様な第一遷移元素から構成される含硫黄配位高分子の合成に成功した。特に、ハイスループット合成およびマテリアルズインフォマティクスに基づく手法を活用して、コバルト二価およびマンガン二価、ニッケル錯体の系統的な合成に成功した。半導体特性評価の結果、各含硫黄半導体配位高分子は異なるバンドギャップおよび光伝導性を示し、金属イオン種が半導体特性に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。各種機能物性評価の結果、本研究課題を通じて開発した含硫黄半導体配位高分子は光触媒や二次電池電極材料等、優れた半導体材料として機能することを解明した。
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